專利名稱：全自動(dòng)軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪制備裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪精密加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪，指的是一個(gè)由橡膠基體構(gòu)成的空心半球，并在其表面通過高分子粘結(jié)劑軟固結(jié)一層有一定厚度磨粒(可以克服現(xiàn)有氣囊拋光中采用游離磨粒切削能力較弱的缺點(diǎn))，其表面的柔性可以通過空心半球內(nèi)部氣壓在線控制，并可方便地與機(jī)器人配合使用。在面向高硬度自由曲面光整過程中，軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪以其高效的切削效果和良好的自適應(yīng)特性，正被廣泛應(yīng)用于各類模具表面光整技術(shù)中。但目前針對(duì)軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪的制備缺乏有效手段，其中存在的問題尚無深入的研究。難點(diǎn)1，在半球形砂輪表面難以形成一層粘結(jié)劑薄層，其區(qū)域厚度不一容易造成磨粒固結(jié)效果不理想；難點(diǎn)2，對(duì)半球形表面難以進(jìn)行磨粒均勻固化，即便在粘結(jié)劑層處于·理想的環(huán)境下，也會(huì)造成磨粒密度不均的情況，從而影響切削力的控制，破壞加工表面面型精度；難點(diǎn)3，現(xiàn)有的制備方案，主要都采用手動(dòng)的制備方式，容易造成生產(chǎn)效率低，合格率低，手動(dòng)操作誤差較大等問題。綜上所述，鑒于軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪在拋光過程中扮演的重要角色，為了保證其砂輪制備質(zhì)量和提高制備效率，設(shè)計(jì)和開發(fā)全自動(dòng)軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪的制備裝置是一項(xiàng)有意義和深度的工作。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決現(xiàn)有技術(shù)無法在半球形或者球冠形氣壓砂輪表面通過高聚物粘結(jié)劑固結(jié)一層厚度均勻、粘結(jié)性能穩(wěn)定的磨粒群、效率低、差異大的缺陷，提供一種能夠通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化控制的軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪制備裝置。全自動(dòng)化控制的軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪制備裝置，包括用于放置氣壓砂輪支架的磨粒固化平臺(tái)，其特征在于所述的磨粒固化平臺(tái)的底部由四角支架支撐，在所述的磨粒固化平臺(tái)中間安裝滾筒，各滾筒間通過環(huán)形膠帶構(gòu)成一個(gè)滾動(dòng)機(jī)構(gòu)，并由第一伺服電機(jī)控制其轉(zhuǎn)動(dòng)；所述的磨粒固化平臺(tái)左右兩側(cè)有支架，所述的支架的內(nèi)側(cè)裝有導(dǎo)軌，所述的兩側(cè)導(dǎo)軌之間裝有連桿，所述的連桿在所述的導(dǎo)軌內(nèi)的上下運(yùn)動(dòng)受第二伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)；所述的連桿上設(shè)有橫向?qū)к?；涂膠裝置和噴砂裝置均設(shè)置于連接架上的半環(huán)形導(dǎo)軌上，第四伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述的涂膠裝置和噴砂裝置在所述的半環(huán)形導(dǎo)軌上移動(dòng)，所述的連接架設(shè)置于所述的橫向?qū)к壣希谌欧姍C(jī)驅(qū)動(dòng)所述的連接架橫向移動(dòng)；所述的涂膠裝置具有控制涂膠過程的第一電磁閥和液壓元件；所述的噴砂裝置具有控制噴砂過程的第二電磁閥和氣動(dòng)元件；所述的第一電磁閥和液壓元件、第二電磁閥和氣動(dòng)元件、第一伺服電機(jī)、第二伺服電機(jī)、第三伺服電機(jī)、第四伺服電機(jī)均受控于計(jì)算機(jī)。本實(shí)用新型通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)磨粒固結(jié)過程控制，其中包括人機(jī)交互界面使得操作人員可對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程，從而控制軟固結(jié)氣壓砂輪每一個(gè)制備過程的實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)通過一塊電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制四個(gè)伺服電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣壓砂輪在涂膠或噴砂過程中的位置控制。除此之外計(jì)算機(jī)通過電磁閥配合液壓元件控制涂膠裝置的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)流量可調(diào)和均勻出膠。通過電磁閥配合氣動(dòng)元件控制噴砂裝置的運(yùn)行，將磨粒與空氣的混合物等量勻速噴出，實(shí)現(xiàn)在砂輪表面的磨粒固結(jié)。由于氣壓砂輪具有半球形的外表，為了能使其表面均勻的粘附一層磨粒層，這里設(shè)計(jì)了一個(gè)連接架，一方面通過連接架使得涂膠噴砂裝置能夠依據(jù)連桿實(shí)現(xiàn)左右運(yùn)動(dòng)，而另一方面在連接架內(nèi)側(cè)設(shè)計(jì)了半環(huán)形軌道，通過第四伺服電機(jī)控制使得噴砂涂膠裝置能夠在氣壓砂輪表面擁有圓弧形運(yùn)動(dòng)軌跡。所述涂膠裝置主要用于涂覆液態(tài)可流動(dòng)性膠體，其涂膠噴頭口徑可根據(jù)砂輪大小而定，在加工過程中應(yīng)盡量使其保持在同一平面上運(yùn)動(dòng)。膠筒固定在連接架上，可通過旋轉(zhuǎn)調(diào)整姿勢(shì)。導(dǎo)管將外部粘結(jié)劑輸入至膠筒當(dāng)中，并配合電磁閥和液壓元件控制涂膠過程進(jìn) 行。所述噴砂裝置同樣被固定在連接架上，也可做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，內(nèi)部主要為磨粒與空氣的混合物，由外部導(dǎo)管輸入，通過氣缸提供氣壓，其植砂噴頭置于砂輪上方，通過旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)，可對(duì)球面任一位置進(jìn)行噴砂。計(jì)算機(jī)通過電磁閥和氣動(dòng)元件控制噴砂過程。根據(jù)設(shè)計(jì)需求以及砂輪尺寸大小，操作人員通過人機(jī)交互界面，將自動(dòng)運(yùn)行程序?qū)胗?jì)算機(jī)當(dāng)中。將氣壓砂輪安裝在支架上，要求半球形彈性砂輪表面無擠壓褶皺，并通過夾板將支架固定在環(huán)形膠帶上，這一過程將準(zhǔn)確地限定氣壓砂輪在計(jì)算機(jī)中的位置數(shù)據(jù)。將液態(tài)粘結(jié)劑裝入膠筒，打開噴頭蓋，通過手動(dòng)操作觀察噴頭是否通暢，若存在閉塞則需要疏通。將磨粒裝入噴砂裝置，檢查是否漏氣，打開蓋頭通過手動(dòng)操作觀察氣固混合物出口時(shí)的速率與磨粒噴射量，并將其調(diào)整至設(shè)計(jì)需求標(biāo)準(zhǔn)。通過手動(dòng)操作，通過滾輪電機(jī)調(diào)整砂輪支架至初始位置，將涂膠裝置調(diào)整至左上第一個(gè)砂輪的最左上方，建立系統(tǒng)的工作坐標(biāo)系。并將砂輪支架的固定間距、高度等位置數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)當(dāng)中。并將噴頭調(diào)整至恰當(dāng)位置準(zhǔn)備加工。當(dāng)數(shù)據(jù)輸入就緒時(shí)，啟動(dòng)程序，涂膠噴頭首先通過連桿移至砂輪上方，系統(tǒng)控制電磁閥控制涂膠噴頭出膠，通過旋轉(zhuǎn)移動(dòng)電機(jī)與上下移動(dòng)電機(jī)的配合，涂膠噴頭在砂輪表面做弧形軌跡。由于液態(tài)粘結(jié)劑在砂輪表面具有流動(dòng)性，所以需要將砂輪涂膠的過程分區(qū)域和分階段來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)區(qū)域一涂膠完畢后，通過滾輪電機(jī)將噴頭移至區(qū)域二，并由計(jì)算機(jī)控制涂膠動(dòng)作。當(dāng)一個(gè)砂輪涂膠過程完畢后，再將涂膠噴頭移至下一個(gè)砂輪表面，進(jìn)行下一個(gè)涂膠過程，直至所有氣壓砂輪都已涂膠完畢。進(jìn)行噴砂過程。在先前的涂膠過程中，由于砂輪各個(gè)點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)都已存儲(chǔ)完畢，而植砂噴頭與涂膠噴頭保持相對(duì)位置不變，因此其軌跡設(shè)計(jì)可參照涂膠軌跡設(shè)定。當(dāng)植砂噴頭至于砂輪表面上方時(shí)，計(jì)算機(jī)通過電磁閥控制氣動(dòng)元件，將磨粒與空氣的混合物噴入砂輪表面，并在其上方固化一層磨粒層。當(dāng)所有的砂輪制備完畢后，關(guān)閉系統(tǒng)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是針對(duì)球面形表面難以進(jìn)行磨粒均勻固化，手動(dòng)制備存在效率低，誤差大的問題，給出了一種全自動(dòng)軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪制備方法。通過計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)定的程序，使伺服電機(jī)能夠精確地控制氣壓砂輪在磨粒固結(jié)過程中的位置。對(duì)涂膠和噴砂裝置進(jìn)行自動(dòng)控制，使得粘結(jié)劑和磨粒的流量和流速能夠保持均衡，從而可使磨粒密度獲得保證。批量化的設(shè)計(jì)也使磨粒固化效率獲得大幅度提高。該方法能夠?yàn)檐浌探Y(jié)磨粒群氣壓砂輪的高效加工提供了工藝保障；為該拋光技術(shù)在模具拋光領(lǐng)域發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用潛力奠定重要基礎(chǔ)。

圖I是本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型系統(tǒng)控制示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。參照?qǐng)DI和圖2。全自動(dòng)化控制的軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪制備裝置，包括用于放置氣壓砂輪支架的磨粒固化平臺(tái)，所述的磨粒固化平臺(tái)的底部由四角支架支撐，在所述的磨粒固化平臺(tái)中間安裝滾筒，各滾筒間通過環(huán)形膠帶構(gòu)成一個(gè)滾動(dòng)機(jī)構(gòu)，并由第一伺服電機(jī)控制其轉(zhuǎn)動(dòng)；所述的磨粒固化平臺(tái)左右兩側(cè)有支架，所述的支架的內(nèi)側(cè)裝有導(dǎo)軌，所述的兩側(cè)導(dǎo)軌之間裝有連桿，所述的連桿在所述的導(dǎo)軌內(nèi)的上下運(yùn)動(dòng)受第二伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)；所述的連桿上設(shè)有橫向?qū)к?；涂膠裝置和噴砂裝置均設(shè)置于連接架上的半環(huán)形導(dǎo)軌上，第四伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述的涂膠裝置和噴砂裝置在所述的半環(huán)形導(dǎo)軌上移動(dòng)，所述的連接架設(shè)置于所述的橫向?qū)к壣?，第三伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述的連接架橫向移動(dòng)；所述的涂膠裝置具有控制涂膠過程的第一電磁閥和液壓元件；所述的噴砂裝置具有控制噴砂過程的第二電磁閥和氣動(dòng)元件；所述的第一電磁閥和液壓元件、第二電磁閥和氣動(dòng)元件、第一伺服電機(jī)、第二伺服電機(jī)、第三伺服電機(jī)、第四伺服電機(jī)均受控于計(jì)算機(jī)。如附圖2所示，主控系統(tǒng)2通過計(jì)算機(jī)101實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)磨粒固結(jié)過程控制，其中包括人機(jī)交互界面119和120使得操作人員可對(duì)計(jì)算機(jī)101進(jìn)行編程，從而控制軟固結(jié)氣壓砂輪每一個(gè)制備過程的實(shí)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)101通過一塊電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)21控制四個(gè)伺服電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣壓砂輪在涂膠或噴砂過程中的位置控制。除此之外計(jì)算機(jī)通過第一電磁閥配合液壓元件控制涂膠裝置104的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)流量可調(diào)和均勻出膠。通過第二電磁閥配合氣動(dòng)元件控制噴砂裝置105的運(yùn)行，將磨粒與空氣的混合物等量勻速噴出，實(shí)現(xiàn)在砂輪表面的磨粒固結(jié)。所述磨粒固化平臺(tái)底部由四角支架113支撐，在平臺(tái)中間安裝滾筒115，各滾筒間通過環(huán)形膠帶114構(gòu)成一個(gè)滾動(dòng)機(jī)構(gòu)，并由第一伺服電機(jī)117控制其轉(zhuǎn)動(dòng)，需要說明的是，環(huán)形膠帶上方通過夾板116固定一批氣壓砂輪支架112，環(huán)形膠帶114在旋轉(zhuǎn)過程中由第一伺服電機(jī)控制，使其上方砂輪支架112則無法轉(zhuǎn)至下方，夾板116可手動(dòng)拆卸，并在環(huán)形膠帶114每次安裝時(shí)位置固定不變。磨粒固化平臺(tái)左右兩側(cè)有支架，其主要作用為支持上層機(jī)構(gòu)，并在其內(nèi)側(cè)裝有導(dǎo)軌，上層機(jī)構(gòu)通過導(dǎo)軌可實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)行為主要由計(jì)算機(jī)101通過第二伺服電機(jī)25控制。上層機(jī)構(gòu)主要由一條連桿107與左右兩側(cè)導(dǎo)軌相連，連桿內(nèi)側(cè)裝有導(dǎo)軌108，計(jì)算機(jī)通過第三伺服電機(jī)24控制涂膠裝置104和噴砂裝置105左右移動(dòng)。由于氣壓砂輪具有半球形的外表，為了能使其表面均勻的粘附一層磨粒層，這里設(shè)計(jì)了一個(gè)連接架106，一方面通過連接架使得涂膠裝置104和噴砂裝置105能夠依據(jù)連桿實(shí)現(xiàn)左右運(yùn)動(dòng)，而另一方面在連接架106內(nèi)側(cè)設(shè)計(jì)了半環(huán)形軌道109，通過第四伺服電機(jī)110控制使得噴砂裝置105和涂膠裝置104能夠在氣壓砂輪表面擁有圓弧形運(yùn)動(dòng)軌跡。所述涂膠裝置104主要用于涂覆液態(tài)可流動(dòng)性膠體，其涂膠噴頭118 口徑可根據(jù)砂輪大小而定，在加工過程中應(yīng)盡量使其保持在同一平面上運(yùn)動(dòng)。膠筒104固定在連接架上，可通過旋轉(zhuǎn)調(diào)整姿勢(shì)。導(dǎo)管102將外部粘結(jié)劑輸入至膠筒當(dāng)中，并配合第一電磁閥和液壓元件控制涂膠過程進(jìn)行。所述噴砂裝置105同樣被固定在連接架109上，也可做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，內(nèi)部主要為磨粒與空氣的混合物，由外部導(dǎo)管103輸入，通過氣缸提供氣壓，其植砂噴頭111置于砂輪上方， 通過旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)，可對(duì)球面任一位置進(jìn)行噴砂。計(jì)算機(jī)101通過第二電磁閥和氣動(dòng)元件控制噴砂過程。本實(shí)用新型的工作過程為根據(jù)設(shè)計(jì)需求以及砂輪尺寸大小，操作人員通過人機(jī)交互界面119，將自動(dòng)運(yùn)行程序?qū)胗?jì)算機(jī)101當(dāng)中。將氣壓砂輪安裝在支架112上，要求半球形彈性砂輪表面無擠壓褶皺，并通過夾板116將支架固定在環(huán)形膠帶114上，這一過程將準(zhǔn)確的限定氣壓砂輪在計(jì)算機(jī)中101的位置數(shù)據(jù)。進(jìn)一步，將液態(tài)粘結(jié)劑裝入膠筒104，打開噴頭蓋，通過手動(dòng)操作觀察噴頭是否通暢，若存在閉塞則需要疏通。將磨粒裝入噴砂裝置105，檢查是否漏氣，打開蓋頭通過手動(dòng)操作觀察氣固混合物出口時(shí)的速率與磨粒噴射量，并將其調(diào)整至設(shè)計(jì)需求標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)一步，通過手動(dòng)操作，通過滾輪電機(jī)117調(diào)整砂輪支架112至初始位置，將涂膠裝置104調(diào)整至左上第一個(gè)砂輪的最左上方，建立系統(tǒng)的工作坐標(biāo)系。并將砂輪支架的固定間距、高度等位置數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)101當(dāng)中。并將噴頭調(diào)整至(0，0)位置準(zhǔn)備加工。當(dāng)數(shù)據(jù)輸入就緒時(shí)，啟動(dòng)程序，涂膠噴頭118首先通過連桿107移至砂輪上方，系統(tǒng)通過電磁閥控制涂膠噴頭118出膠，通過旋轉(zhuǎn)移動(dòng)電機(jī)110與上下移動(dòng)電機(jī)26的配合，涂膠噴頭118在砂輪表面做弧形軌跡。由于液態(tài)粘結(jié)劑在砂輪表面具有流動(dòng)性，所以需要將砂輪涂膠的過程分區(qū)域和分階段來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)區(qū)域一涂膠完畢后，通過滾輪電機(jī)117將噴頭118移至區(qū)域二，并由計(jì)算機(jī)101控制涂膠動(dòng)作。當(dāng)一個(gè)砂輪涂膠過程完畢后，再將涂膠噴頭118移至下一個(gè)砂輪表面，進(jìn)行下一個(gè)涂膠過程，直至所有氣壓砂輪都已涂膠完畢。再進(jìn)一步，進(jìn)行噴砂過程。在先前的涂膠過程中，由于砂輪各個(gè)點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)都已存儲(chǔ)完畢，而植砂噴頭111與涂膠噴頭118保持相對(duì)位置不變，因此其軌跡設(shè)計(jì)可參照涂膠軌跡設(shè)定。當(dāng)植砂噴頭111至于砂輪表面上方時(shí)，計(jì)算機(jī)101通過電磁閥控制氣動(dòng)元件，將磨粒與空氣的混合物噴入砂輪表面，并在其上方固化一層磨粒層。當(dāng)所有的砂輪制備完畢后，關(guān)閉系統(tǒng)。本說明書實(shí)施例所述內(nèi)容僅僅是對(duì)實(shí)用新型構(gòu)思所實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)僅局限于實(shí)施上例所陳述的具體形式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思所能想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求1.全自動(dòng)化控制的軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪制備裝置，包括用于放置氣壓砂輪支架的磨粒固化平臺(tái)，其特征在于所述的磨粒固化平臺(tái)的底部由四角支架支撐，在所述的磨粒固化平臺(tái)中間安裝滾筒，各滾筒間通過環(huán)形膠帶構(gòu)成一個(gè)滾動(dòng)機(jī)構(gòu)，并由第一伺服電機(jī)控制其轉(zhuǎn)動(dòng)； 所述的磨粒固化平臺(tái)左右兩側(cè)有支架，所述的支架的內(nèi)側(cè)裝有導(dǎo)軌，所述的兩側(cè)導(dǎo)軌之間裝有連桿，所述的連桿在所述的導(dǎo)軌內(nèi)的上下運(yùn)動(dòng)受第二伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)；所述的連桿上設(shè)有橫向?qū)к?；涂膠裝置和噴砂裝置均設(shè)置于連接架上的半環(huán)形導(dǎo)軌上，第四伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述的涂膠裝置和噴砂裝置在所述的半環(huán)形導(dǎo)軌上移動(dòng)，所述的連接架設(shè)置于所述的橫向?qū)к壣?，第三伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述的連接架橫向移動(dòng)； 所述的涂膠裝置具有控制涂膠過程的第一電磁閥和液壓元件；所述的噴砂裝置具有控制噴砂過程的第二電磁閥和氣動(dòng)元件； 所述的第一電磁閥和液壓兀件、第二電磁閥和氣動(dòng)兀件、第一伺服電機(jī)、第二伺服電機(jī)、第三伺服電機(jī)、第四伺服電機(jī)均受控于計(jì)算機(jī)。
專利摘要全自動(dòng)化控制的軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪制備裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)無法在半球形或者球冠形氣壓砂輪表面通過高聚物粘結(jié)劑固結(jié)一層厚度均勻、粘結(jié)性能穩(wěn)定的磨粒群、效率低、差異大的缺陷，通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)磨粒固結(jié)過程控制，其中包括人機(jī)交互界面使得操作人員可對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程，從而控制軟固結(jié)氣壓砂輪每一個(gè)制備過程的實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)通過一塊電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制四個(gè)伺服電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣壓砂輪在涂膠或噴砂過程中的位置控制。除此之外計(jì)算機(jī)通過電磁閥配合液壓元件控制涂膠裝置的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)流量可調(diào)和均勻出膠。通過電磁閥配合氣動(dòng)元件控制噴砂裝置的運(yùn)行，將磨粒與空氣的混合物等量勻速噴出，實(shí)現(xiàn)在砂輪表面的磨粒固結(jié)。
文檔編號(hào)B24D18/00GK202668374SQ201220168949
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月19日
發(fā)明者計(jì)時(shí)鳴, 曾晰, 蔡姚杰, 金明生 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)